嵌入式軟件測試數據輸入和獲取的方法

張海軍

摘 要：測試數據輸入和獲取是嵌入式軟件測試的關鍵技術。首先分析了在進行嵌入式軟件測試時，導致數據輸入和獲取困難的幾點原因，然后根據多年的測試經驗，對嵌入式軟件測試數據輸入和獲取的多種手段和方式進行了介紹，最后說明了在進行嵌入式軟件測試數據輸入和獲取時的注意事項。

關鍵詞：嵌入式軟件測試；數據輸入；數據獲取

在進行嵌入式軟件測試時，會遇到多種困難，其中之一便是如何輸入和獲取數據。在最終使用環境中進行測試時，嵌入式系統通常沒有或只有簡單的顯示設備，也沒有存儲設備，不能保存計算結果，只有在線實時觀測或是將數據傳輸到宿主機上才能進行結果分析，這樣一來，如何建立宿主機與目標機之間的物理邏輯連接，以便能注入測試數據，并能在正確的時間采集到正確的結果數據以恰當地發現問題，就成為了主要挑戰。

一、嵌入式軟件測試數據輸入和獲取困難的原因

（一）硬件嵌入性

嵌入式軟件一般運行在各種嵌入式系統中，而這些系統通常僅能完成特殊的任務，系統硬件專門設計，嵌入式軟件離開了這些硬件就無法運行。另外，嵌入式系統在運行過程中往往需要與多個交聯設備進行數據交互。因此，嵌入式軟件只有在最終實際運行環境中，才能完整、深入考核其各項功能和性能指標。

（二）數據缺乏“可視性”

嵌入式系統往往不像商業計算機那樣具有鍵盤、顯示屏、磁盤機和其他各種有效的用戶界面和存儲設備。由于嵌入式系統通常是面向某個特定應用的，所以嵌入式系統的硬件和軟件在設計時，要充分考慮系統的尺寸、功耗等要求，因此往往會省略掉顯示屏、接口等不必要的設備。

（三）實時性

嵌入式系統廣泛應用于生產過程控制、數據采集、傳輸通信等場合，實時性是對嵌入式系統的普遍要求，是設計者和用戶重點考慮的一個重要指標。而實時性強，軟件運行會產生大量數據，這給其測試帶來了很大的困難。

二、嵌入式軟件測試數據輸入和獲取的主要手段

嵌入式軟件測試數據輸入和獲取的手段包括：外接鍵盤顯示器、在線輔助設備、I/O接口、邊界掃描、總線監聽、在線仿真器ICE等。

（1）外接鍵盤顯示器：嵌入式Linux、VxWorks等嵌入式平臺下的軟件，通常系統硬件留有接口，可以直接外接鍵盤、顯示器等，這樣在特定的調試狀態下，就可以直接輸入數據和獲取到軟件運行過程中產生的狀態和數據。

（2）在線輔助設備：通過嵌入式系統的其他在線輔助設備，比如：數碼管、指示燈以及交聯設備的顯示裝置等，也可以間接獲取嵌入式軟件的運行狀態和數據。

（3）I/O接口：通過直接連接標準的網口、串口等I/O接口，配合相應的軟件工具，比如：EtherpeekNX、串口調試助手等，可以實現輸入數據和獲取結果。

（4）邊界掃描：邊界掃描測試是通過在芯片的每個I/O腳附加一個邊界掃描單元以及一些附加的測試控制邏輯實現的。現在，所有復雜的IC芯片（比如：DSP、FPGA等）幾乎都具有邊界掃描端口（即JTAG控制接口）。邊界掃描測試有兩大優點：一個是方便芯片的故障定位，另一個是通過邊界掃描通道來使芯片處于某個特定的功能模式。測試時，工具軟件通常是各個處理器的開發環境，通過JTAG仿真器連接至嵌入式硬件，可以實現實時數據的輸入及獲取。

（5）總線監聽：是一種監測被測系統總線數據流的手段，具有實時性強、支持多通道、顯示方式多樣等特點。CodeTEST、RTInsight、ADS2等測試工具以及邏輯分析儀、示波器等硬件工具都能實現總線監聽。總線監聽的連線方式，分為標準探頭和飛線兩種。

（6）在線仿真器ICE：用來模擬嵌入式系統中的中央處理器，它通過一個插頭插在一個與CPU一樣的底座上。在線仿真器提供了一面通向嵌入式系統內部的窗戶，程序員用在線仿真器將程序下載到系統運行后，可以對程序進行逐步跟蹤并察看數據的變化。

三、嵌入式軟件測試數據輸入和獲取的注意事項

在進行嵌入式軟件測試數據輸入和獲取時需要注意以下幾個方面：

（1）在進行硬件連接時，不能影響到嵌入式軟件的運行狀態，有必要時要進行檢查和確認，否則可能會使軟件運行不穩定甚至改變軟件運行狀態。

（2）對于實時性非常強、數據量大的嵌入式軟件，在選擇數據獲取的方式時，必須要檢查數據的完整性和正確性。否則，有可能出現獲取到的數據不完整甚至是錯誤的，影響軟件測試的質量。

（3）在選擇工具軟件和硬件時，要考慮其可靠性和正確性，盡量選取公開發行的穩定版。

（4）嵌入式系統一般比較復雜，采取的任何數據輸入和獲取方式，一定要實現研制方或開發方進行交流和確認，避免由于自身不熟悉和疏忽導致測試中出現問題。

四、結語

嵌入式軟件測試數據輸入和獲取是嵌入式軟件測試的關鍵技術，其準確性、實時性和可靠性對測試質量有決定性影響。由于嵌入式系統平臺的多樣性和復雜性，因此在進行嵌入式軟件測試時，需要根據被測軟件的特點和測試要求，對數據輸入和獲取方法進行定制設計，靈活采用多種方式，可以極大提高測試質量和效率。

參考文獻：

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